Ad Hoc网络多速率MAC协议研究

论文摘要

随着无线通信技术的发展,移动自组织网络技术凭借其独有的特点得到日益广泛的关注。自从IEEE802.11协议在物理层上支持多传输速率,媒介访问控制协议的研究者们提出了各种速率自适应机制以适应物理层技术的发展。网络性能异常现象在很大程度上影响着多速率无线网络的性能,近年来,很多多速率MAC协议改进机制力图通过解决此现象来优化无线网络。然而,传统的解决网络性能异常的方法存在着局限性在多速率无线网络中,如果低速率节点仅仅根据自己的传输速率调整竞争窗口,过多的退避将会导致性能的骤降,针对这个问题,本文提出了基于节点竞争等级的竞争窗口自适应机制。该机制利用控制帧的传递使节点获取两跳之内的节点的速率信息,节点计算本节点与竞争节点的传输速率之比,当节点间发生冲突时,将节点的竞争等级作为初始化竞争窗口的依据,从而提高信道利用率。在多跳移动自组织网络中,节点的传输速率并不能反映整条链路的速率信息。本文提出的基于链路竞争等级的竞争窗口自适应机制PathCW借鉴了跨层设计思想,使网络中的节点能够获知链路的端到端传输速率。当链路间发生冲突时,将链路的竞争等级作为重新分配信道的标准,竞争等级高的链路上的节点有更大的机会占有信道。本文在网络仿真软件NS2上实现了传统的多速率MAC协议以及本文提出的两个改进机制,通过仿真实验研究协议的性能。仿真结果显示,与传统的多速率MAC协议相比,本文提出的改进机制在解决网络性能异常的同时避免了无谓的退避,不但能够提高网络的总吞吐量,还减小了网络的平均端到端时延。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 Ad Hoc网络MAC协议研究现状
• 1.3 本文的主要工作和论文结构
• 1.3.1 本文的主要工作
• 1.3.2 论文结构安排
• 第2章 Ad hoc网络多速率MAC协议
• 2.1 MAC协议
• 2.2 IEEE802.11MAC协议
• 2.2.1 隐藏终端与暴露终端
• 2.2.2 RTS/CTS机制
• 2.2.3 IEEE802.11 DCF工作规程
• 2.3 Ad hoc网络多速率MAC协议
• 2.3.1 多速率MAC协议
• 2.3.2 典型的多速率MAC协议
• 2.3.3 多速率MAC协议的研究现状
• 2.4 网络性能异常现象及解决方法
• 2.4.1 网络性能异常现象
• 2.4.2 网络性能异常现象的解决方法
• 2.5 本章小节
• 第3章 基于节点竞争等级的竞争窗口自适应机制
• 3.1 竞争窗口自适应机制的局限性
• 3.2 基于节点竞争等级的竞争窗口自适应机制
• 3.2.1 修改的帧格式与新增的存储结构
• 3.2.2 基于节点竞争等级的改进机制的工作规程
• 3.3 基于节点竞争等级的改进机制在NS2下的实现
• 3.3.1 NS2网络仿真
• 3.3.2 在NS2下实现RBAR协议
• 3.3.3 在NS2下实现竞争窗口自适应机制
• 3.3.4 在NS2下实现基于节点竞争等级的竞争窗口自适应机制
• 3.4 实验仿真与性能分析
• 3.4.1 隐藏终端场景
• 3.4.2 两跳场景
• 3.4.3 随机场景
• 3.5 本章小节
• 第4章 基于链路竞争等级的竞争窗口自适应机制
• 4.1 基于节点竞争等级的竞争窗口自适应机制的局限性
• 4.2 基于链路竞争等级的竞争窗口自适应机制的提出
• 4.2.1 新增的存储结构
• 4.2.2 修改后的帧格式
• 4.2.3 邻居节点信息的获取
• 4.2.4 链路端到端速率的估算
• 4.2.5 端到端速率的传递
• 4.2.6 链路竞争等级的计算
• 4.2.7 初始化竞争窗口的调整
• 4.2.8 改进机制的工作规程
• 4.3 在NS2下实现基于链路竞争等级的竞争窗口自适应机制
• 4.3.1 NS2下实现邻居节点信息的获取
• 4.3.2 NS2下实现链路端到端速率的计算
• 4.3.3 NS2下实现端到端速率的传递
• 4.3.4 NS2下实现链路竞争等级的计算
• 4.3.5 NS2下实现初始化竞争窗口的调整
• 4.4 实验仿真与性能分析
• 4.4.1 三条链路场景
• 4.4.2 随机场景
• 4.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢